2024年高考物理選擇性必修第二冊大一輪復(fù)習(xí)：第三章交變電流

第三章交變電流1交變電流eq\a\vs4\al(56)交變電流1．關(guān)于交變電流的理解，下列說法正確的是(C)A．大小隨時間周期性變化的電流叫交變電流B．交變電流就是正弦交變電流C．我們的照明用電是交流電D．電池提供的是交變電流解析：交變電流的方向隨時間變化，故A錯誤；正弦式交流電是交流電，但并不是所有交流電均為正弦式交流電，故B錯誤；我們照明用電采用的是交流電，故C正確；電池提供的是直流電，故D錯誤。故選C。2．(2023·廣東梅州高二階段練習(xí))由it圖可知，屬于交流電的是(B)eq\o(\s\up7(),\s\do15(A))eq\o(\s\up7(),\s\do15(B))eq\o(\s\up7(),\s\do15(C))eq\o(\s\up7(),\s\do15(D))解析：交流電是指電流的方向發(fā)生變化的電流，它的電流的大小可以不變，也可以變化，故選B。交變電流的產(chǎn)生3．以下四種情景中產(chǎn)生正弦交變電流的是(B)A．圖甲中矩形線圈繞與勻強磁場方向垂直的中心軸OO′沿順時針方向轉(zhuǎn)動B．圖乙中矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，線圈按圖示方向繞軸線OO′勻速轉(zhuǎn)動C．圖丙中圓柱形鐵芯上沿軸線方向繞有矩形線圈abcd，鐵芯繞軸線以角速度ω轉(zhuǎn)動D．圖丁中矩形線圈繞與勻強磁場方向平行的中心軸OO′轉(zhuǎn)動解析：圖甲中只有一個電刷，線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，得到的是直流電，A錯誤；圖乙中雖然只有一半線圈處于磁場，但線框轉(zhuǎn)動得到的是正弦交流電，B正確；圖丙為輻向磁場，無論線圈轉(zhuǎn)到何位置，感應(yīng)電動勢大小不變，得到的不是正弦交流電，C錯誤；圖丁中矩形線圈轉(zhuǎn)軸平行于磁場方向，線框不切割磁感線，感應(yīng)電動勢為0，感應(yīng)電流為0，D錯誤。故選B。4．交流發(fā)電機發(fā)電示意圖如圖所示，線圈轉(zhuǎn)動過程中，下列說法正確的是(D)A.轉(zhuǎn)到圖甲位置時，通過線圈的磁通量變化率最大B．轉(zhuǎn)到圖乙位置時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零C．轉(zhuǎn)到圖丙位置時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大D．轉(zhuǎn)到圖丁位置時，AB邊感應(yīng)電流方向為A→B解析：轉(zhuǎn)到圖甲位置時，線圈平面與磁感線垂直，磁通量最大，但磁通量變化率為零，A錯誤；轉(zhuǎn)到圖乙位置時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，B錯誤；轉(zhuǎn)到圖丙位置時，線圈位于中性面位置，此時感應(yīng)電流最小，C錯誤；轉(zhuǎn)到圖丁位置時，根據(jù)右手定則可知AB邊感應(yīng)電流方向為A→B，D正確。5.如圖所示，一矩形線圈繞與勻強磁場垂直的中心軸OO′沿順時針方向轉(zhuǎn)動，引出線的兩端分別與相互絕緣的兩個半圓形銅環(huán)P與Q相連，P和Q又通過固定的電刷與電阻R相連，在線圈轉(zhuǎn)動過程中，通過電阻R的電流(C)A．大小和方向都隨時間做周期性變化B．大小和方向都不隨時間做周期性變化C．大小不斷變化，方向總是P→R→QD．大小不斷變化，方向總是Q→R→P解析：該圖是直流發(fā)電機的原理圖，前端兩個半環(huán)稱為“換向器”，根據(jù)右手定則，可以判斷電流方向是P→R→Q。因為線圈旋轉(zhuǎn)切割磁感線，所以垂直于磁場的相對速度不斷變化，即產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小也不斷變化，所以通過R的電流大小不斷變化，故A、B、D錯誤，C正確。故選C。交變電流的變化規(guī)律6.(多選)如圖所示，單匝矩形線圈abcd放在勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，ad＝bc＝l1，ab＝cd＝l2。從圖示位置起該線圈以角速度ω繞不同轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，則(CD)A．以O(shè)O′為轉(zhuǎn)軸時，感應(yīng)電動勢e＝Bl1l2ωsinωtB．以O(shè)1O1′為轉(zhuǎn)軸時，感應(yīng)電動勢e＝Bl1l2ωsinωtC．以O(shè)O′為轉(zhuǎn)軸時，感應(yīng)電動勢e＝Bl1l2ωcosωtD．以O(shè)O′為轉(zhuǎn)軸跟以ab為轉(zhuǎn)軸一樣，感應(yīng)電動勢e＝Bl1l2ωcosωt解析：以O(shè)1O1′為軸轉(zhuǎn)動時，磁通量不變，不產(chǎn)生交變電流，故B錯誤；無論以O(shè)O′為軸還是以ab為軸轉(zhuǎn)動，感應(yīng)電動勢的最大值都是Bl1l2ω，由于是從與磁場平行的面開始計時，產(chǎn)生的是余弦式交變電流，故C、D正確，A錯誤。7.如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝eq\f(\r(2),π)T，邊長l＝10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈總電阻r＝1Ω，線圈繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω＝2πrad/s，外電路電阻R＝4Ω。求：(1)轉(zhuǎn)動過程中線圈中感應(yīng)電動勢的最大值。(2)從圖示位置(線圈平面與磁感線平行)開始計時，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式。(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過30°角時電路中電流的瞬時值。(4)線圈從開始計時經(jīng)eq\f(1,6)s時線圈中的感應(yīng)電流的瞬時值。(5)電阻R兩端電壓的瞬時值表達式。答案：(1)2eq\r(2)V(2)e＝2eq\r(2)cos2πt(V)(3)eq\f(\r(6),5)A(4)eq\f(\r(2),5)A(5)uR＝eq\f(8\r(2),5)cos2πt(V)解析：(1)設(shè)轉(zhuǎn)動過程中線圈中感應(yīng)電動勢的最大值為Em，則Em＝NBl2ω＝100×eq\f(\r(2),π)×0.12×2πV＝2eq\r(2)V。(2)從題圖所示位置開始計時，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝Emcosωt＝2eq\r(2)cos2πt(V)。(3)從題圖所示位置轉(zhuǎn)過30°角時感應(yīng)電動勢的瞬時值e′＝2eq\r(2)cos30°V＝eq\r(6)V，則電路中電流的瞬時值為i＝eq\f(e′,R＋r)＝eq\f(\r(6),5)A。(4)t＝eq\f(1,6)s時，e″＝2eq\r(2)coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2π×\f(1,6)))V＝eq\r(2)V，對應(yīng)的電流的瞬時值i′＝eq\f(e″,R＋r)＝eq\f(\r(2),5)A。(5)由歐姆定律，得uR＝eq\f(e,R＋r)R＝eq\f(8\r(2),5)cos2πt(V)。交變電流的圖像8．(多選)圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖像如圖乙所示。以下判斷正確的是(AD)A．交變電流的最大值為3eq\r(2)AB．交變電流瞬時值表達式為i＝3eq\r(2)cos50πt(A)C.t＝0.01s時刻穿過線圈的磁通量最大D．t＝0.02s時刻線圈平面與磁場方向平行解析：根據(jù)圖像可知，交變電流的最大值為3eq\r(2)A，故A正確；由圖乙可得Im＝3eq\r(2)A，ω＝eq\f(2π,T)＝100π，則交變電流瞬時值表達式為i＝3eq\r(2)cos100πt(A)，故B錯誤；t＝0和t＝0.02s時刻感應(yīng)電流均為最大，感應(yīng)電動勢最大，此時線圈平面與磁場方向平行，穿過線圈的磁通量為0，故C錯誤，D正確。故選AD。9.線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電流如圖所示，則(C)A．在A和C時刻線圈平面和磁場垂直B．在B和D時刻線圈中的磁通量為零C．在B和D時刻線圈中的磁通量最大D．B和D時刻通過線圈的磁通量的變化率的絕對值最大解析：在A和C時刻，感應(yīng)電流最大，則此時線圈平面和磁場平行，選項A錯誤；在B和D時刻，感應(yīng)電動勢為零，則此時線圈與磁場方向垂直，線圈的磁通量最大，通過線圈的磁通量的變化率的絕對值最小，選項B、D錯誤，C正確。故選C。eq\a\vs4\al(58)一、選擇題(每小題只有一個選項符合題目要求)1．(2023·山西高二期末)如圖所示，線圈按下列方式在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，能產(chǎn)生正弦交變電流的是(C)eq\o(\s\up7(),\s\do15(A))eq\o(\s\up7(),\s\do15(B))eq\o(\s\up7(),\s\do15(C))eq\o(\s\up7(),\s\do15(D))解析：A圖中線圈轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量不變，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項A錯誤；B圖中線圈轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量不變，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項B錯誤；C圖中線圈轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量不斷變化，會產(chǎn)生正弦交流電，選項C正確；D圖中線圈轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量不變，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項D錯誤。2．交流發(fā)電機在工作時電動勢為e＝EmsinωtV。若將發(fā)電機的轉(zhuǎn)速提高一倍，同時將電樞所圍面積減小一半，其他條件不變，則其電動勢變?yōu)?C)A．e′＝Emsineq\f(ωt,2) B．e′＝2Emsineq\f(ωt,2)C．e′＝Emsin2ωt D．e′＝eq\f(Em,2)sin2ωt解析：根據(jù)Em＝NBSω知，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速提高到原來的2倍，則角速度增大為原來的2倍，同時將電樞所圍面積減小一半，則電動勢的峰值不變。則其電動勢e＝Emsin2ωtV，故ABD錯誤，C正確。故選C。3.(2023·四川成都高二階段練習(xí))在勻強磁場中，一個閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。則(C)A．t＝0時，線圈平面垂直于磁感線B．t＝1.0s時，線圈中的電流方向發(fā)生改變C．t＝1.0s時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大D．t＝2s時，線圈剛好不受安培力解析：t＝0時，磁通量為零，則線圈平面平行于磁感線，選項A錯誤；t＝1.0s時，磁通量由正向減小變?yōu)榉聪蛟黾?，則根據(jù)楞次定律可知，線圈中的電流方向不發(fā)生改變，選項B錯誤；t＝1.0s時，線圈中的磁通量為零，磁通量的變化率最大，此時感應(yīng)電動勢最大，選項C正確；t＝2s時，線圈中的磁通量為零，磁通量的變化率最大，此時感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大，此時線圈受安培力最大，選項D錯誤。故選C。4.如圖所示，KLMN是一個豎直的匝數(shù)為N的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強度為B的水平方向的勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R，MN邊水平，線框繞豎直固定軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(俯視逆時針)。當(dāng)MN邊與磁場方向的夾角為30°時(圖示位置)，下列說法正確的是(A)A．導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬時電動勢的大小是eq\f(\r(3),2)NBSωB．導(dǎo)線框中電流的方向是K→L→M→N→KC．導(dǎo)線框再轉(zhuǎn)過60°時導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電流達到最大值D．導(dǎo)線框旋轉(zhuǎn)過程中穿過導(dǎo)線框的磁通量的變化率恒定解析：導(dǎo)線框在磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦式交變電流，從導(dǎo)線框與磁感線平行位置開始計時，其瞬時值表達式為e＝NBSωcosωt。當(dāng)MN邊與磁場方向的夾角為30°時，其中ωt＝30°，根據(jù)上面電動勢瞬時值的表達式知此時瞬時電動勢為e＝eq\f(\r(3),2)NBSω，故A正確；導(dǎo)線框中的電流方向根據(jù)右手定則可以判斷是K→N→M→L→K，故B錯誤；當(dāng)導(dǎo)線框處在線框平面與磁場平行位置時導(dǎo)線框產(chǎn)生的電流達到最大值，而在中性面位置時電流為零，導(dǎo)線框再轉(zhuǎn)過60°時轉(zhuǎn)到中性面位置，此時電流為零，故C錯誤；導(dǎo)線框旋轉(zhuǎn)過程中穿過導(dǎo)線框的磁通量的變化率隨時間周期性變化，符合正弦曲線，故D錯誤。故選A。5．一單匝閉合線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)動過程中，線框中的最大磁通量為Φm，最大感應(yīng)電動勢為Em，下列說法正確的是(C)A．當(dāng)磁通量為最大時，感應(yīng)電動勢為最大B．當(dāng)磁通量增大時，感應(yīng)電動勢在增大C．角速度ω等于eq\f(Em,Φm)D．當(dāng)磁通量等于0.5Φm時，感應(yīng)電動勢等于0.5Em解析：當(dāng)線框磁通量為零時，磁場與線圈平面平行，磁通量的變化率最大，所以感應(yīng)電動勢最大，故A錯誤；假設(shè)磁通量的表達式為Φ＝Φmsinωt，則感應(yīng)電動勢的表達式為e＝Emcosωt，所以當(dāng)線框磁通量增大時，感應(yīng)電動勢在減小，故B錯誤；最大感應(yīng)電動勢為Em＝BSω，最大磁通量Φm＝BS，所以Em＝Φmω，所以ω＝eq\f(Em,Φm)，故C正確；根據(jù)正弦式交變電流的產(chǎn)生及其變化規(guī)律知(設(shè)從中性面開始)，e＝Emsinωt＝BSωsinωt＝Φmωsinωt，當(dāng)線框磁通量等于0.5Φm時，感應(yīng)電動勢不等于0.5Em，故D錯誤。故選C。6．一個閉合矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢如圖所示。下列判斷正確的是(A)A．t＝0.01s時刻，線圈平面處于中性面位置B.t＝0.02s時刻，線圈平面與磁感線平行C．t＝0.01s時刻，通過線圈平面的磁通量為零D．1s內(nèi)電流的方向變化50次解析：由題圖可知t＝0.01s和t＝0.02s時，感應(yīng)電動勢為零，磁通量最大，線圈平面處于中性面位置，A正確，B、C錯誤；由于正弦式交變電流在一個周期內(nèi)電流方向變化兩次，而該交變電流的周期為0.02s，則1s內(nèi)電流的方向變化100次，D錯誤。7.如圖所示為旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機的原理簡圖。豎直平面內(nèi)閉合線圈abcd固定不動，磁鐵繞圖中的虛線旋轉(zhuǎn)，線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。若條形磁鐵以50πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，且圖示時刻N極正在向里轉(zhuǎn)?，F(xiàn)以圖示時刻為計時起點，則下列推斷正確的是(C)A．該發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流頻率是50HzB．t＝0時線圈中的電流方向為adcbaC．t＝0.1s時線圈中的電流最大D．t＝0.1s時線圈中的電流方向發(fā)生變化解析：條形磁鐵以50πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，則該交流電的周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,50π)s＝0.04s，所以交流電的頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.04)Hz＝25Hz，故A錯誤；由題圖可知，在t＝0時刻穿過線圈的磁通量為0，下一個時刻穿過線圈的磁通量的方向向里，穿過線框的磁通量增加，由楞次定律可知，感應(yīng)電流磁場方向垂直于紙面向外，由安培定則可知，此時線圈中的電流方向為abcda，故B錯誤；當(dāng)t＝0.1s＝2.5T時刻，條形磁鐵與線圈平面平行，穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電流最大，故C正確；當(dāng)t＝0.1s＝2.5T時刻，磁場與線圈平面平行，感應(yīng)電流方向不變，故D錯誤。故選C。8．一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生正弦式交變電流，電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖線a所示。僅調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速，電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖線b所示，則圖線b電動勢瞬時值的表達式是(B)A．e＝100sin5πt(V)B．e＝100sineq\f(100πt,3)(V)C．e＝120sin5πt(V)D．e＝120sineq\f(100πt,3)(V)解析：由題圖可知，調(diào)整轉(zhuǎn)速前后周期之比eq\f(Ta,Tb)＝eq\f(0.04s,0.06s)＝eq\f(2,3)，由ω＝eq\f(2π,T)可知角速度與周期成反比，得調(diào)整轉(zhuǎn)速前后角速度之比為eq\f(ωa,ωb)＝eq\f(Tb,Ta)＝eq\f(3,2)，調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速之后，交流電的角速度ωb＝eq\f(2π,Tb)＝eq\f(2π,0.06)s＝eq\f(100π,3)rad/s。感應(yīng)電動勢最大值Em＝NBSω，轉(zhuǎn)速調(diào)整前后，NBS相同，Em與ω成正比：eq\f(Ema,Emb)＝eq\f(ωa,ωb)，由題圖可知，調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速之前交流電的最大電動勢：Ema＝150V，所以調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速之后交流電的最大電動勢Emb＝eq\f(ωb,ωa)Ema＝eq\f(2,3)×150V＝100V，線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動計時，所以圖線b電動勢的瞬時值表達式e＝100sineq\f(100π,3)t(V)。故選B。二、選擇題(每小題有多個選項符合題目要求)9．(2023·江西宜春高二階段練習(xí))下列關(guān)于交變電流和直流的說法中正確的是(BD)A．如果電流大小做周期性變化，則一定是交變電流B．直流的大小可以變化，但方向一定不變C．交變電流一定是按正弦規(guī)律變化的D．交變電流的最大特征是電流的方向做周期性的變化解析：如果只有電流大小做周期性變化而電流方向不變，則為直流電，故A錯誤；直流電的大小可以變化，但方向一定不變，故B正確；只要電流的方向發(fā)生變化，則就是交流電，不一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的，故C錯誤；交流電的最大特征是交流的方向發(fā)生周期性變化，故D正確。故選BD。10.如圖所示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，則在0～eq\f(π,2ω)這段時間內(nèi)(AD)A．線圈中的感應(yīng)電流一直在減小B．線圈中的感應(yīng)電流先增大后減小C．穿過線圈的磁通量一直在減小D．穿過線圈的磁通量的變化率一直在減小解析：0～eq\f(π,2ω)為四分之一周期，t＝0時刻線圈平面與磁感線平行；當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時，左右兩邊垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大，在之后的四分之一周期內(nèi)，感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流越來越小，故A正確，B錯誤。在四分之一周期內(nèi)，穿過線圈的磁通量一直增大，故C錯誤。由于在這四分之一周期內(nèi)感應(yīng)電動勢一直在減小，則穿過線圈的磁通量的變化率一直在減小，故D正確。故選AD。11．(2023·山西晉中高二階段練習(xí))如圖所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到圖示與磁場方向平行時(AC)A．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動時的電流B．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時的電動勢小于繞P2轉(zhuǎn)動時的電動勢C．線圈分別繞P1和P2轉(zhuǎn)動時的電流的方向相同，都是a→d→c→bD．線圈繞P1轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動時dc邊受到的安培力解析：產(chǎn)生正弦交變電流的條件是軸和磁感線垂直，與軸的位置和線圈形狀無關(guān)，線圈abcd分別繞軸P1、P2轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的電動勢E＝NBSω，由I＝eq\f(E,R總)可知此時I相等，故A正確，B錯誤；由右手定則可知電流方向為a→d→c→b，故C正確；dc邊受到的安培力F＝BldcI，故F一樣大，故D錯誤。故選AC。12．(2023·安徽滁州高二校聯(lián)考階段練習(xí))線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交流電動勢為e＝10sin20πt(V)，則下列說法正確的是(AB)A．t＝0時，線圈平面位于中性面B．t＝0時，穿過線圈的磁通量最大C．t＝0時，導(dǎo)線切割磁感線的有效速度最大D．t＝0.4s時，e達到峰值10V解析：t＝0時，感應(yīng)電動勢的瞬時值為e＝10sin20πt(V)＝0，則線圈平面位于中性面，此時穿過線圈的磁通量最大，導(dǎo)線切割磁感線的有效速度最小，A、B正確，C錯誤；當(dāng)t＝0.4s時，感應(yīng)電動勢的瞬時值為e＝10sin(20π×0.4)V＝0，D錯誤。故選AB。三、非選擇題13．矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)N＝100匝，轉(zhuǎn)速為n＝eq\f(5,π)r/s，在轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈磁通量的最大值為Фm＝0.02Wb，求：(1)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢為多少？(2)當(dāng)線圈平面與中性面夾角為eq\f(π,3)時，感應(yīng)電動勢為多少？答案：(1)20V(2)10eq\r(3)V解析：(1)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢最大，則Em＝NBSω＝NΦm2πn＝100×0.02×10V＝20V。(2)從中性面開始計時，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝Emsinωt，則當(dāng)線圈平面與中性面夾角為eq\f(π,3)時，e＝20×sineq\f(π,3)V＝10eq\r(3)V。14．如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′按如圖所示方向勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)N＝100、電阻r＝10Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R＝90Ω，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表。在t＝0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化(取π＝3.14)。求：(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值；(2)從t＝0時刻開始計時，線圈轉(zhuǎn)過60°時線圈中感應(yīng)電流瞬時值及回路中的電流方向。答案：(1)200V(2)1A電流方向為abcda解析：(1)由Φ——t圖線可知Φm＝2.0×10－2Wb，T＝2π×10－2s，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100rad/s，因為Φm＝BS，所以線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em＝NΦmω＝200V。(2)從t＝0時刻開始計時，有e＝200cos(100t)V，則i＝eq\f(e,R＋r)＝2cos(100t)A，所以i1＝2cos60°A＝1A，由右手定則，可得回路中電流方向為abcda。2交變電流的描述eq\a\vs4\al(61)周期和頻率1．關(guān)于交變電流的周期和頻率，下列說法正確的是(C)A．正弦式交變電流最大值連續(xù)出現(xiàn)兩次的時間間隔等于周期B．1s內(nèi)交變電流出現(xiàn)最大值的次數(shù)等于頻率C．交變電流方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍D．頻率為50Hz的交變電流，其周期等于0.05s解析：在一個周期的時間內(nèi)，交變電流會出現(xiàn)正向和負向最大值各一次，相鄰兩個峰值的時間間隔為半個周期，所以交變電流在一個周期內(nèi)方向改變兩次，即方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍，選項A、B錯誤，C正確；周期T＝eq\f(1,f)＝eq\f(1,50)s＝0.02s，選項D錯誤。2．如圖是一正弦式交變電流隨時間變化的圖像。由圖像可知，這個電流的周期和頻率分別為(B)A．0.03s，33Hz B．0.02s，50HzC．0.01s，100Hz D．0.02s，100Hz解析：由圖像可知，電流的最大值為10A，周期T＝0.02s；則頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.02)Hz＝50Hz，故B正確，A、C、D錯誤。故選B。峰值和有效值3．一交變電壓的瞬時值u＝Umsin100πtV，當(dāng)t＝eq\f(1,600)s時，u＝5eq\r(2)V，則用交流電壓表測電壓時，電壓表上看到的讀數(shù)為(D)A．5eq\r(2)V B．5VC．10eq\r(2)V D．10V解析：電壓的瞬時值為u＝Umsin100πtV，當(dāng)t＝eq\f(1,600)s時，u＝5eq\r(2)V，代入數(shù)據(jù)，有5eq\r(2)V＝Um×sin(100π×eq\f(1,600))，解得Um＝10eq\r(2)V，電壓表顯示的是交流電的有效值，故可知電壓表讀數(shù)為U＝eq\f(Um,\r(2))＝10V，故選D。4．如圖所示為一交變電壓隨時間變化的圖像。每個周期內(nèi)，前三分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化，后三分之二周期電壓恒定。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得，此交變電壓的有效值為(C)A．7.5V B．8VC．2eq\r(15)V D．3eq\r(13)V解析：如題圖所示，它不是正弦式電壓，因此有效值不等于最大值除以eq\r(2)，取一個周期進行分段，在0～1s是正弦式電壓，則電壓的有效值等于3eq\r(2)V。在1～3s是恒定電壓，則有效值等于9V，則在0～3s內(nèi)，產(chǎn)生的熱量為eq\f(（3\r(2)）2,R)×1J＋eq\f(92,R)×2J＝eq\f(U2,R)×3J，解得U＝2eq\r(15)V，故C正確，A、B、D錯誤。故選C。5．如圖所示，圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關(guān)系圖像，若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻，則經(jīng)過1min的時間，兩電阻消耗的電功之比W甲∶W乙為(C)A．1∶eq\r(2) B．1∶2C．1∶3 D．1∶6解析：題圖甲中，在一個周期內(nèi)，根據(jù)電流的熱效應(yīng)有2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Im,\r(2))))eq\s\up12(2)Req\f(T,3)＝I2RT，代入數(shù)據(jù)解得電流的有效值I＝eq\f(\r(3),3)A；題圖乙中，在一個周期內(nèi)，根據(jù)電流的熱效應(yīng)有2Ieq\o\al(2,1)Req\f(T,2)＝I′2RT，代入數(shù)據(jù)解得電流的有效值I′＝1A；根據(jù)W＝I2Rt知，在相同時間內(nèi)兩電阻消耗的電功之比W甲∶W乙＝(eq\f(\r(3),3))2∶1＝1∶3，故C正確，A、B、D錯誤。正弦式交變電流的公式和圖像6．一正弦交流電的電流隨時間變化規(guī)律圖像如圖所示，由圖可知(D)A．用電流表測該電流其示數(shù)為14.1AB．該交變電流的頻率為100HzC．該交變電流瞬時值表達式為i＝10eq\r(2)sin628t(A)D．該交變電流通過10Ω電阻時，電阻消耗的電功率為1000W解析：電流表測的是有效值，則I＝eq\f(10\r(2),\r(2))A＝10A，A錯誤；根據(jù)圖像，該交變電流的頻率為f＝eq\f(1,0.02)Hz＝50Hz，B錯誤；根據(jù)圖像可知，該交變電流瞬時值表達式為i＝Imsineq\f(2π,T)t＝10eq\r(2)sin314t(A)，C錯誤；計算電功率需要用有效值，則P＝I2R＝102×10W＝1000W，D正確。故選D。7．一矩形線圈在勻強磁場中勻速旋轉(zhuǎn)，所產(chǎn)生的交流電電動勢瞬時值的表達式e＝220sin10πt(V)，則下列說法正確的是(C)A．該交流電的頻率是10πHzB．該交流電電動勢的有效值是220VC．當(dāng)t＝eq\f(1,20)s時，線圈處于垂直中性面的位置D．當(dāng)t＝0時，穿過線圈的磁通量為零解析：根據(jù)交流電電動勢瞬時值的表達式e＝220sin10πt(V)可知ω＝10π，則T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,10π)s＝0.2s，則頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.2)Hz＝5Hz，故A錯誤；由e＝Emsinωt和題給表達式可知，該交流電的峰值是Em＝220V，有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(220,\r(2))V＝110eq\r(2)V，故B錯誤；當(dāng)t＝eq\f(1,20)s時，將其代入e＝220·sin10πt(V)可得：e＝220sin(10π×eq\f(1,20))V＝220V，此時的電動勢最大，線圈處于垂直中性面的位置，故C正確；t＝0時，根據(jù)e＝220sin10πt(V)可得e＝0，此時線圈平面與磁感線方向垂直，穿過線圈的磁通量最大，故D錯誤。故選C。8．如圖a所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO′以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動。若以線圈平面與磁場夾角θ＝45°時(如圖b)為計時起點，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時電流方向為正。則下列四幅圖中正確的是(D)eq\o(\s\up7(),\s\do15(A))eq\o(\s\up7(),\s\do15(B))eq\o(\s\up7(),\s\do15(C))eq\o(\s\up7(),\s\do15(D))解析：從a圖可看出線圈從垂直于中性面開始旋轉(zhuǎn)，由楞次定律可判斷，初始時刻電流方向為b到a，為負值。根據(jù)交流電規(guī)律可知，瞬時電流的表達式為i＝－Imcos(ωt＋eq\f(π,4))，根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知，D正確，A、B、C錯誤。故選D。正弦式交變電流“四值”及應(yīng)用9．(多選)如圖所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁場方向的OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R，電壓表、電流表均為理想電表。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，下列判斷正確的是(AD)A．電壓表的讀數(shù)為eq\f(NBSωR,\r(2)（R＋r）)B．通過電阻的電荷量為eq\f(NBS,2（R＋r）)C．電阻所產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(πN2B2S2ωR,2（R＋r）2)D．繞圈由圖示位置轉(zhuǎn)過30°時的電流為eq\f(NBSω,2（R＋r）)解析：線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝NBSω，電動勢的有效值為E＝eq\f(NBSω,\r(2))，電壓表測量的是路端電壓，電壓表的讀數(shù)U＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(NBSωR,\r(2)（R＋r）)，故A正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，平均感應(yīng)電動勢eq\x\to(E)＝Neq\f(ΔΦ,Δt)，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)，根據(jù)電荷量定義可知q＝eq\x\to(I)Δt，聯(lián)立解得通過電阻的電荷量q＝eq\f(NBS,R＋r)，故B錯誤；電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq\f(U2,R)·eq\f(π,2ω)＝eq\f(πN2B2S2ωR,4（R＋r）2)，故C錯誤；線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝NBSωsinωt，當(dāng)線圈由題圖所示位置轉(zhuǎn)過30°時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e＝eq\f(NBSω,2)，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電流i＝eq\f(NBSω,2（R＋r）)，故D正確。10．(2023·湖北高二校聯(lián)考期末)如圖(a)所示，在勻強磁場中，一電阻均勻的正方形單匝導(dǎo)線框abcd繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸ab勻速轉(zhuǎn)動，線圈產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖(b)所示，線框總電阻為5Ω，則(D)A．線圈的轉(zhuǎn)速為100r/sB．線框轉(zhuǎn)動一周，cd邊產(chǎn)生的焦耳熱為3.87JC．在0～0.01s時間內(nèi)，通過線框某一橫截面的電荷量約為0.02CD．當(dāng)線框平面與中性面的夾角為45°時，線框產(chǎn)生的電動勢的大小為22V解析：根據(jù)圖(b)可得交變電動勢變化周期為0.02s，所以線圈轉(zhuǎn)動一圈的時間為0.02s，可得線圈的轉(zhuǎn)速為50r/s，A錯誤；線圈產(chǎn)生的交變電動勢圖像為正弦圖像，可得電動勢的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝22V，所以線框轉(zhuǎn)動一周，cd邊產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝eq\f(1,4)·eq\f(E2,R)·T＝eq\f(1,4)×eq\f(222,5)×2×10－2J＝0.484J，B錯誤；0s和0.01s時感應(yīng)電動勢都等于零，所以此時穿過線框的磁通量最大，線框與磁感線垂直，可得在0～0.01s時間內(nèi)，磁通量的變化量為ΔΦ＝2BS，同時有q＝eq\x\to(I)·Δt＝eq\f(\x\to(E),R)·Δt＝eq\f(\f(ΔΦ,Δt),R)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(2BS,R)，根據(jù)電動勢的瞬時表達式可得Em＝BSω＝eq\f(2πBS,T)＝22eq\r(2)V，解得BS＝eq\f(11\r(2),50π)T·m2，代入解得q＝eq\f(2×\f(11\r(2),50π),5)C≈0.04C，C錯誤；根據(jù)圖像周期為0.02s可得角速度為100πrad/s，所以交流電電動勢的瞬時表達式為e＝22eq\r(2)sin100πt(V)，當(dāng)線框平面與中性面的夾角為45°時，有e＝22eq\r(2)×sin45°V＝22V，D正確。故選D。11．(2023·湖北襄陽高二階段練習(xí))如圖甲所示為一交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極間的磁場可視為勻強磁場，矩形金屬線圈abcd繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈轉(zhuǎn)動的過程中發(fā)電機的感應(yīng)電動勢e隨時間t變化的圖像如圖乙所示，下列說法正確的是(D)A．此發(fā)電機電動勢的有效值為10VB．t＝0.6s時，線圈平面與圖示線圈的位置垂直C．0.1～0.3s時間內(nèi)，發(fā)電機的平均電動勢為7.5VD．發(fā)電機電動勢的瞬時值表達式為e＝10sineq\f(5π,3)t(V)解析：根據(jù)圖像可知，電動勢的最大值Um＝10V，有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝5eq\r(2)V，A錯誤；由圖可知，t＝0.6s時，感應(yīng)電動勢為0，所以線圈位于中性面，即線圈就位于圖示平面所在位置，B錯誤；由圖可知Em＝10V，T＝1.2s，則有ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(5π,3)rad/s，發(fā)電機電動勢的瞬時值表達式為e＝10sineq\f(5π,3)t(V)，D正確；由于Em＝NBSω，Φ＝BScoseq\f(5π,3)t，則在t1＝0.1s時，有Φ1＝eq\f(\r(3),2)BS，在t2＝0.3s時，有Φ2＝0，則有eq\x\to(E)＝Neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(15\r(3),π)V，C錯誤。故選D。12.如圖所示，邊長為20cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈的總電阻為r＝1Ω，繞垂直于磁感線的軸OO′以120r/min勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強度B＝0.5T，外電路電阻為R＝9Ω，求：(1)線圈在轉(zhuǎn)動過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值？(2)由圖示位置轉(zhuǎn)90°過程中通過電阻R的電荷量為多少？(3)交變電壓表的示數(shù)為多少？(4)線圈轉(zhuǎn)動一周外力做多少功？答案：(1)8πV(2)0.2C(3)eq\f(18\r(2),5)πV(4)1.6π2J解析：(1)根據(jù)Em＝NBωS，可得感應(yīng)電動勢的最大值：Em＝100×0.5×4π×0.22V＝8πV。(2)由圖示位置轉(zhuǎn)90°過程中通過電阻R的電荷量為q＝Neq\f(ΔΦ,R＋r)＝100×eq\f(0.5×0.22,9＋1)C＝0.2C。(3)轉(zhuǎn)動過程中，交變電壓表的示數(shù)為有效值，所以有U＝RI＝Req\f(E,R＋r)＝9×eq\f(\f(8π,\r(2)),9＋1)V＝eq\f(18\r(2),5)πV。(4)由公式I＝eq\f(\f(Em,\r(2)),R＋r)與Q＝I2(R＋r)t，可得一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝1.6π2J，根據(jù)能量守恒，外力做功W＝Q＝1.6π2J。13．圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n＝100、電阻r＝10Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R＝90Ω。在t＝0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化。求：(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值；(2)電阻R在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量。答案：(1)200V(2)10800J解析：(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的最大值Em＝nBSω，Φm＝BS，ω＝eq\f(2π,T)，由圖乙可知Φm＝2.0×10－2Wb，T＝6.28×10－2s，聯(lián)立解得Em＝200V。(2)電動勢的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝100eq\r(2)V，由閉合電路歐姆定律知電路中電流的有效值為I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\r(2)A，電阻R在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝10800J。eq\a\vs4\al(64)一、選擇題(每小題只有一個選項符合題目要求)1．下列關(guān)于交變電流的說法，正確的是(D)A．交變電流表和交變電壓表測定的電流、電壓的數(shù)值均為交變電流的瞬時值B．交變電流的有效值就是它的平均值C．交變電流的電器設(shè)備銘牌上所標(biāo)的電壓和電流值是指交變電流的最大值D．給定的交變電流的數(shù)值，沒有特別說明的都是指交變電流的有效值解析：交變電流表和交變電壓表測定的電流、電壓的數(shù)值均為交變電流的有效值，故A錯誤。交變電流的有效值不是它的平均值，故B錯誤。交變電流的電器設(shè)備銘牌上所標(biāo)的電壓和電流值是指交變電流的有效值，故C錯誤。給定的交變電流的數(shù)值，沒有特別說明的都是指交變電流的有效值，故D正確。故選D。2.如圖所示，N匝正方形閉合金屬線圈abcd邊長為l，線圈處于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，繞著與磁場垂直且與線圈共面的軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，ab邊距軸eq\f(l,4)。線圈中感應(yīng)電動勢的有效值為(B)A.NBl2ω B．eq\f(\r(2),2)NBl2ωC．eq\f(1,2)NBl2ω D．eq\f(\r(2),4)NBl2ω解析：交變電流的最大值和兩條邊到轉(zhuǎn)軸的距離無關(guān)，最大值為Em＝NBSω＝NBl2ω，因此有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(\r(2),2)NBl2ω，故選項B正確。3.矩形線框在勻強磁場內(nèi)繞垂直磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動過程中，線框輸出的交流電壓隨時間變化的圖像如圖所示，下列說法中正確的是(A)A．交流電壓的有效值為36VB．交流電壓的周期為0.25sC．交流電壓的瞬時值表達式為u＝36sin4t(V)D．1s末線框平面垂直于磁場方向，通過線框的磁通量最大解析：由題圖得，正弦交流電壓的最大值為Um＝36eq\r(2)V，則交流電壓的有效值為U＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(36\r(2),\r(2))V＝36V，A正確；由題圖得正弦交流電壓的周期為T＝4s，B錯誤；交流電壓的最大值是Um＝36eq\r(2)V，線框的角速度為ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,4)rad/s＝eq\f(π,2)rad/s，因線框平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，所以交流電壓的瞬時值表達式為u＝Umsinωt＝36eq\r(2)sineq\f(π,2)t(V)，C錯誤；由題圖得，1s末交流電壓達到最大值，此時線框平面平行于磁場方向，通過線框的磁通量最小，為零，D錯誤。4．在勻強磁場中，一個100匝的矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈外接定值電阻和電流表(如圖甲所示)。穿過該線圈的磁通量按正弦規(guī)律變化(如圖乙所示)。已知線圈的總電阻為2Ω，定值電阻R＝8Ω。下列說法正確的是(取π2＝10)(C)A．電動勢的瞬時值表達式e＝4eq\r(2)πsinπt(V)B．電流表的示數(shù)最小為0C．一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為32JD．0.5～1.5s的時間內(nèi)，通過線圈橫截面的電荷量為0解析：感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝NBSω＝NΦmω＝NΦm·eq\f(2π,T)＝NΦmπ＝100×4eq\r(2)×10－2πV＝4eq\r(2)πV，線圈電動勢的瞬時值表達式為e＝4eq\r(2)πcosπt(V)，故A錯誤；電流表的示數(shù)為交變電流的有效值，有I＝eq\f(Em,\r(2)（R＋r）)＝eq\f(4\r(2)π,\r(2)×（8＋2）)A＝0.4πA，一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝I2(R＋r)T＝(0.4π)2×(8＋2)×2J＝32J，故B錯誤，C正確；0.5～1.5s的時間內(nèi)，通過線圈橫截面的電荷量為q＝eq\f(NΔΦ,r＋R)＝eq\f(100×8\r(2)×10－2,10)C＝eq\f(4,5)eq\r(2)C，故D錯誤。故選C。5．(2023·四川成都高二階段練習(xí))某交變電流電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示(初始部分為正弦函數(shù)的四分之一周期)，下列說法正確的是(D)A．該交變電流的周期為2sB．該交變電流電壓的有效值為200VC．將該交變電流加在交流電壓表兩端時，電壓表讀數(shù)為200eq\r(2)VD．將該交變電流加在啟輝電壓(達到或超過啟輝電壓后氖管會發(fā)光)為200V的氖管上，氖管未被擊穿，氖管1秒鐘內(nèi)發(fā)光次數(shù)為100次解析：由圖像可知，該交變電流的周期為0.02s，故A錯誤；根據(jù)電流的熱效應(yīng)計算電壓的有效值，則有eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(200\r(2),\r(2))))\s\up12(2),R)×eq\f(T,4)＋eq\f(（200\r(2)）2,R)×eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T，解得該交變電流電壓的有效值為U＝100eq\r(5)V，故B錯誤；交流電壓表讀數(shù)為交變電流電壓的有效值，所以電壓表讀數(shù)為100eq\r(5)V，故C錯誤；只有當(dāng)交流電壓大于或等于啟輝電壓200V時，氖管才能發(fā)光，由圖像可知，一個周期發(fā)光兩次，而交變電流的周期為0.02s，則1秒內(nèi)發(fā)光100次，故D正確。故選D。6.如圖的電路，一燈泡和一可變電容器串聯(lián)，下列說法正確的是(D)A．a(chǎn)、b端接穩(wěn)恒直流電，燈泡發(fā)光B．a(chǎn)、b端接交變電流，燈泡不亮C．a(chǎn)、b端接交變電流，燈泡發(fā)光，且將電容器電容減小時，燈泡亮度增大D．a(chǎn)、b端接交變電流，燈泡發(fā)光，在不改變交變電流有效值的情況下增大其頻率，燈泡亮度增大解析：電容器的作用是：通交流、隔直流、通高頻、阻低頻；當(dāng)接通穩(wěn)恒直流電時，電路不通，電容器相當(dāng)于斷路，燈泡不亮；a、b端接交變電流，燈泡亮，故A、B錯誤；固定頻率下，電容越小，容抗越大，故燈泡越不亮，故C錯誤；在不改變交變電流有效值的情況下，交流電頻率越高，容抗越小，故燈泡越亮，故D正確。故選D。7．如圖甲所示電路，已知電阻R1＝R2＝R，和R1并聯(lián)的D是理想二極管(正向電阻可視為零，反向電阻為無窮大)，在A、B之間加一個如圖乙所示的交變電壓(UAB＞0時電壓為正值)。則R2兩端電壓的有效值為(A)A．5eq\r(10)V B．10VC．5eq\r(5)V D．10eq\r(2)V解析：因為是交流電所以應(yīng)該分兩種情況考慮：(1)當(dāng)電壓在正半軸時，A點電勢高于B點電勢，二極管導(dǎo)通，即R1被短路，R2電壓為電源電壓eq\f(20\r(2),\r(2))V＝20V；(2)電壓在負半軸時，B點電勢高于A點電勢，二極管截止，R1、R2串聯(lián)分壓。根據(jù)有效值的定義，有eq\f(U2,R)·T＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(20\r(2),2)V))\s\up12(2),R)·eq\f(T,2)＋eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(20,2)V))\s\up12(2),R)·eq\f(T,2)，解得U＝5eq\r(10)V，故A正確，B、C、D錯誤。故選A。8．一浮桶式波浪發(fā)電燈塔的原理如圖甲所示，浮桶內(nèi)的磁體由支柱固定在暗礁上，內(nèi)置線圈的兩個接頭與R＝15Ω的燈泡相連，隨波浪相對磁體沿豎直方向上下運動且始終處于磁場中，其運動速度v＝eq\f(8,π)sin2πt(m/s)。浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構(gòu)成(圖中陰影部分)，其截面如圖乙所示，匝數(shù)N＝100的圓形線圈所在處輻射磁場的磁感應(yīng)強度大小恒為B＝0.2T，線圈的直徑D＝0.4m，總電阻r＝1Ω。則下列說法正確的是(B)A.線圈中產(chǎn)生電動勢的瞬時值為e＝64sinπt(V)B．燈泡兩端電壓的有效值為30eq\r(2)VC．燈泡中電流的最大值為Im＝2eq\r(2)AD．燈泡的電功率為75W解析：線圈在磁場中切割磁感線，產(chǎn)生電動勢為e＝NBlv，l＝πD，聯(lián)立得：e＝πNBDv＝π×100×0.2×0.4×eq\f(8,π)sin2πt(V)＝64sin2πt(V)，故A錯誤；產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(64,\r(2))V＝32eq\r(2)V，故電流的有效值I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(32\r(2),15＋1)A＝2eq\r(2)A，故燈泡兩端電壓的有效值為U＝IR＝2eq\r(2)×15V＝30eq\r(2)V，故B正確；燈泡中電流的最大值為Im＝eq\r(2)I＝eq\r(2)×2eq\r(2)A＝4A，故C錯誤；燈泡的電功率為P＝I2R＝(2eq\r(2))2×15W＝120W，故D錯誤。故選B。二、選擇題(每小題有多個選項符合題目要求)9.如圖所示，交流發(fā)電機的矩形線圈邊長ab＝cd＝0.4m，ad＝bc＝0.2m，線圈匝數(shù)N＝100匝，線圈電阻r＝1Ω，線圈在磁感應(yīng)強度B＝0.2T的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以ω＝100πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，外接電阻R＝9Ω，從圖示時刻開始計時，則(BCD)A．該發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢瞬時值為e＝160πsin100πt(V)B．從圖示位置轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻R的電荷量為0.08CC．t＝eq\f(1,2)s時線圈中感應(yīng)電動勢最大D．交變電流的有效值是8eq\r(2)πA解析：該發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的瞬時值e＝NBSωcosωt＝100×0.2×0.4×0.2×100πcos(100πt)V＝160πcos(100πt)V，A錯誤；從題圖所示位置轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻R的電荷量為q＝Neq\f(ΔΦ,R＋r)＝Neq\f(BSsin30°,R＋r)＝eq\f(100×0.2×0.4×0.2×\f(1,2),9＋1)C＝0.08C，B正確；由題意可知T＝eq\f(2π,ω)＝0.02s，則當(dāng)t＝eq\f(1,2)s＝25T時，線圈恰好轉(zhuǎn)過25圈，線圈處于平行于磁感線的位置，此時線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，C正確；交變電流的有效值是I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(Em,\r(2)（R＋r）)＝8eq\r(2)πA，D正確。10．一個電阻可以忽略不計的矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e＝220eq\r(2)cos50πtV，則以下說法正確的是(AC)A．交流電的周期是0.04sB．t＝0時線圈平面恰與中性面位置平行C．如果發(fā)電機功率足夠大，它可使“220V110W”的燈泡正常發(fā)光D．可以把“220V30pF”的電容器和該轉(zhuǎn)動矩形線圈接在一起解析：由感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式可知ω＝50πrad/s，交流電的周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,50π)s＝0.04s，故A正確；由感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式可知，t＝0時e＝220eq\r(2)V＝Em，此時線圈平面與磁場平行，與中性面垂直，故B錯誤；由感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式可知，感應(yīng)電動勢的最大值Em＝220eq\r(2)V，有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，燈泡的額定電壓是220V，如果發(fā)電機功率足夠大，它可使“220V110W”的燈泡正常發(fā)光，故C正確；由“220V30pF”可知，電容器的耐壓值是220V，交流電的最大值為220eq\r(2)V，交流電的最大值大于電容器的耐壓值，不能把電容器和該轉(zhuǎn)動矩形線圈接在一起，故D錯誤。故選AC。11．(2023·廣東廣州高二期末)標(biāo)有“220V40W”的電燈和標(biāo)有“20μF300V”的電容器并聯(lián)接到交變電源上，V為交流電壓表，交變電源的輸出電壓如圖乙所示，閉合開關(guān)，下列判斷正確的是(BC)A.t＝0時刻，交流電壓表的示數(shù)為零B．電容器將被擊穿C．電燈的電功率為40WD．當(dāng)T＝0.02s，電流方向每秒改變50次解析：交流電壓表顯示的是有效值，則t＝0時刻，交流電壓表的示數(shù)為eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，A錯誤；根據(jù)圖乙可知220eq\r(2)V>300V，即交變電源輸出電壓的最大值大于電容器的擊穿電壓，則電容器將被擊穿，B正確；根據(jù)上述可知，電源輸出電壓的有效值為220V，恰好等于電燈的額定電壓，則電燈的電功率為額定功率40W，C正確；由于電流方向一個周期內(nèi)改變兩次，則電流方向每秒改變次數(shù)為eq\f(1,0.02)×2＝100，D錯誤。故選BC。12．如圖甲所示，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動可以產(chǎn)生正弦交流電，a、b兩線圈分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖像如圖乙中曲線a、b所示，則(BD)A．曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2B．曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C．曲線b表示的交變電動勢有效值為9VD．曲線b表示的交變電動勢有效值為eq\f(9\r(2),2)V解析：由圖乙可知，曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)動的周期之比為3∶2，則由n＝eq\f(1,T)可知，轉(zhuǎn)速與周期成反比，則轉(zhuǎn)速之比為2∶3，故A錯誤，B正確；b線圈產(chǎn)生電動勢的最大值為9V，故其有效值為U＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(9,\r(2))V＝eq\f(9,2)eq\r(2)V，故C錯誤，D正確。故選BD。三、非選擇題13．有一種家用小型風(fēng)力發(fā)電機，發(fā)電機的葉輪在風(fēng)力作用下帶動線圈在磁感應(yīng)強度B＝eq\f(\r(2),4π)T的磁場中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生交變電流。矩形線圈的面積S＝0.02m2，匝數(shù)N＝440匝，電阻r＝2Ω，發(fā)電機在正常工作時，變速箱可使線圈轉(zhuǎn)速穩(wěn)定到50r/s。以線圈平面與磁感線垂直時為計時起點，求：(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的表達式；(2)線圈從計時起點到轉(zhuǎn)過90°的時間內(nèi)，產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢；(3)發(fā)電機輸出的電流是10A時，發(fā)電機的輸出功率。答案：(1)e＝220eq\r(2)sin100πtV(2)eq\f(440\r(2),π)V(3)2000W解析：(1)角速度為ω＝2πn＝2π×50rad/s＝100πrad/s，線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為Em＝NBSω＝440×eq\f(\r(2),4π)×0.02×100πV＝220eq\r(2)V，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的表達式e＝Emsinωt＝220eq\r(2)sin100πtV。(2)在轉(zhuǎn)過eq\f(π,2)的時間內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知E＝Neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(NBS,\f(T,4))＝eq\f(4NBS,\f(2π,ω))＝eq\f(2NBSω,π)＝eq\f(2×440×\f(\r(2),4π)×0.02×100π,π)V＝eq\f(440\r(2),π)V。(3)線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，發(fā)電機的輸出功率P＝UI＝(E－Ir)I＝(220－10×2)×10W＝2000W。14．(2023·黑龍江哈爾濱高二階段練習(xí))如圖所示，邊長為l的正方形單匝線圈abcd，電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點和cd的中點的連線OO′恰好位于勻強磁場的邊界線上，磁場的磁感應(yīng)強度為B，若線圈從圖示位置開始，以角速度ω繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，求：(1)線圈轉(zhuǎn)過一周過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值；(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，流過電阻R的電荷量；(3)線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q。答案：(1)eq\f(1,2)Bl2ω(2)eq\f(Bl2,R＋r)(3)eq\f(πB2l4Rω,4（r＋R）2)解析：(1)當(dāng)線圈與磁場平行時感應(yīng)電動勢最大，最大值為Em＝NBSω＝eq\f(1,2)Bl2ω。(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，穿過線圈磁通量的變化量大小為ΔΦ＝2BS＝2Beq\f(1,2)l2＝Bl2，線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝eq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(Bl2,R＋r)。(3)感應(yīng)電動勢的有效值為E＝eq\f(\r(2),2)Em＝eq\f(\r(2),2)×eq\f(1,2)Bl2ω＝eq\f(\r(2),4)Bl2ω，感應(yīng)電流有效值為I＝eq\f(E,R＋r)，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝I2RT，其中T＝eq\f(2π,ω)，線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(πB2l4Rω,4（r＋R）2)。3變壓器eq\a\vs4\al(67)變壓器的原理1．關(guān)于變壓器，下列說法正確的是(B)A．變壓器工作的基礎(chǔ)是自感現(xiàn)象B．在原線圈中，電能轉(zhuǎn)化為磁場能C．電能能夠從原線圈傳遞到副線圈，是因為原、副線圈通過導(dǎo)線連在一起D．變壓器對恒定電流也能變壓解析：變壓器工作的基礎(chǔ)是互感現(xiàn)象，故A錯誤；在原線圈中電能轉(zhuǎn)化為磁場能，副線圈中磁場能轉(zhuǎn)化為電能，電能是通過磁場從原線圈傳遞到副線圈的，故B正確，C錯誤；變壓器只能對變化的電流有變壓作用，對恒定電流沒有變壓作用，D錯誤。2．關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是(C)A．通有正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B．穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都不相等C．穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D．原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈解析：通有正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量Φ是變化的，A錯誤；因理想變壓器無漏磁，穿過原、副線圈的磁通量相等，故B錯誤；由互感現(xiàn)象知，C正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場能又轉(zhuǎn)化為電能，原、副線圈通過磁場聯(lián)系在一起，電流不通過鐵芯，故D錯誤。實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系3.(2023·江蘇南通高二階段練習(xí))利用如圖所示的可拆變壓器可以探究變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系，下列說法中正確的是(D)A．為了保證人身安全，可以用4～6節(jié)干電池作為電源B．使用電壓表測電壓時，要先用最小量程擋試測C．變壓器工作時通過鐵芯導(dǎo)電把電能由原線圈輸送到副線圈D．由于漏磁，實際測得變壓器原、副線圈的電壓比會比原、副線圈的匝數(shù)比略大解析：變壓器只能改變交流電源的電壓、電流，A錯誤；使用電壓表測電壓時，要先用最大量程擋試測，B錯誤；變壓器工作時通過鐵芯導(dǎo)磁，利用互感的原理把電能由原線圈輸送到副線圈，C錯誤；由于漏磁，實際測得變壓器原、副線圈的電壓比會比原、副線圈的匝數(shù)比略大，D正確。故選D。4．(2023·江蘇宿遷高二統(tǒng)考期中)在“探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系”實驗中，可拆變壓器如圖所示。(1)本實驗要通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，實驗中需要運用的科學(xué)方法是A。A．控制變量法B．等效替代法C．整體隔離法(2)為了減少渦流的影響，鐵芯應(yīng)該選擇C。A．整塊硅鋼鐵芯B．整塊不銹鋼鐵芯C．絕緣的硅鋼片疊成D．絕緣的銅片疊成(3)以下給出的器材中，本實驗需要用到的有哪些BD。eq\o(\s\up7(),\s\do15(A))eq\o(\s\up7(),\s\do15(B))eq\o(\s\up7(),\s\do15(C))eq\o(\s\up7(),\s\do15(D))(4)下列做法正確的是B。A．為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12VB．為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測C．觀察兩個線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細不同，導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)多D．變壓器開始正常工作后，鐵芯導(dǎo)電，把電能由原線圈輸送到副線圈(5)在實際實驗中將電源接在原線圈的“0”和“800”兩個接線柱上，用電表測得副線圈的“0”和“400”兩個接線柱之間的電壓為3.0V，則原線圈的輸入電壓可能為D(填字母)。A．1.5V B．3.0VC．6.0V D．7.0V解析：(1)本實驗要通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，實驗中需要運用的科學(xué)方法是控制變量法，故選A。(2)變壓器鐵芯的材料要選擇磁性材料，為防止出現(xiàn)渦流，用絕緣的硅鋼片疊成，故C正確，A、B、D錯誤。故選C。(3)實驗中需要交流電源和交流電壓表(多用電表)，不需要干電池和直流電壓表。故選BD。(4)變壓器改變的是交流電壓，因此為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用交流電壓不能超過12V，故A錯誤；使用多用電表測電壓時，先用最大量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M行測量，故B正確；觀察兩個線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細不同，由變壓器工作原理知eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，可知，匝數(shù)少的電流大，則導(dǎo)線越粗，即導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)少，故C錯誤；變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即不計各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用，不是鐵芯導(dǎo)電，傳輸電能，故D錯誤。故選B。(5)若是理想變壓器，則有變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，若變壓器的原線圈接“0“和”800”兩個接線柱，副線圈接“0”和“400”兩個接線柱，可知原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，副線圈的電壓為3V，則原線圈的電壓為U1＝2×3V＝6V，考慮到不是理想變壓器，有漏磁等現(xiàn)象，則原線圈所接的電源電壓大于6V，可能為7V，故D正確。故選D。理想變壓器的基本規(guī)律5.(多選)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，電壓表和電流表均為理想電表，燈泡電阻RL＝6Ω，A、B端輸入電壓u1＝12eq\r(2)sin100πt(V)。下列說法正確的是(AD)A．電流頻率為50HzB．電壓表的示數(shù)為24VC．電流表的示數(shù)為0.5AD．變壓器的輸入功率為6W解析：根據(jù)u1＝12eq\r(2)sin100πt(V)及U＝eq\f(Um,\r(2))知，U1＝12V，f＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，選項A正確；根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,2)×12V＝6V，即電壓表的示數(shù)為6V，選項B錯誤；電流表的示數(shù)I2＝eq\f(U2,RL)＝eq\f(6,6)A＝1A，選項C錯誤；根據(jù)P1＝P2及P2＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),RL)＝eq\f(62,6)W＝6W，可知變壓器的輸入功率為6W，選項D正確。6.(2023·安徽合肥高二校聯(lián)考)某同學(xué)的電動自行車充電器是一輸入電壓為220V，輸出電壓為60V的變壓器。由于副線圈燒壞了需要維修，該同學(xué)拆下燒壞的副線圈，用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上繞了5匝線圈，如圖所示。將原線圈接到220V交流電源上，測得新繞線圈兩端電壓為1V。則(C)A．該充電器原線圈有2200匝B．該充電器原線圈有5500匝C．被燒壞的副線圈有300匝D．被燒壞的副線圈有250匝解析：設(shè)該變壓器的原、副線圈和新繞線圈的匝數(shù)分別為n1、n2、n3，變壓器的原、副線圈和新繞線圈的電壓分別為U1、U2、U3，則有eq\f(U1,U3)＝eq\f(n1,n3)，解得該充電器原線圈匝數(shù)為n1＝eq\f(U1,U3)·n3＝1100匝，故A、B錯誤；同理可得eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得被燒壞的副線圈匝數(shù)n2＝eq\f(U2,U1)·n1＝300匝，故C正確，D錯誤。故選C。7．某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶10，當(dāng)輸入電壓增加20V時，輸出電壓(D)A．降低2V B．增加2VC．降低200V D．增加200V解析：由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知eq\f(ΔU1,ΔU2)＝eq\f(n1,n2)，代入數(shù)據(jù)得ΔU2＝200V，故D正確。8．某理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為55∶9，原線圈所接電源電壓按如圖所示規(guī)律變化，副線圈接有負載。下列判斷正確的是(D)A．輸出電壓的最大值為36VB．原、副線圈中電流之比為55∶9C．變壓器輸入、輸出功率之比為55∶9D．交流電源的電壓有效值為220V，頻率為50Hz解析：原線圈電壓的最大值為220eq\r(2)V，變壓器的輸入和輸出電壓之比等于原、副線圈匝數(shù)比，所以輸出電壓的最大值為eq\f(9,55)×220eq\r(2)V＝36eq\r(2)V，所以A錯誤。電流之比等于原、副線圈匝數(shù)的反比，B錯誤。變壓器只能改變交流電的電壓，而不能改變頻率和功率，即理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等，所以C錯誤。從題圖中可以看出，交流電的周期T＝0.02s，所以頻率為50Hz，交流電電壓峰值為有效值的eq\r(2)倍，所以有效值為220V，所以D正確。故選D。9．交流發(fā)電機的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動。一小型發(fā)電機的線圈共220匝，線圈面積S＝0.05m2，線圈轉(zhuǎn)動的頻率為50Hz，線圈內(nèi)阻不計，磁場的磁感應(yīng)強度B＝eq\f(\r(2),π)T。為用此發(fā)電機所發(fā)出交流電帶動兩個標(biāo)有“220V11kW”的電機正常工作，需在發(fā)電機的輸出端a、b與電機之間接一個理想變壓器，電路如圖所示，求：(1)發(fā)電機的輸出電壓的有效值為多少？(2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為多少？(3)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為多大？答案：(1)1100V(2)5∶1(3)20A解析：(1)根據(jù)Em＝NBSω＝1100eq\r(2)V，得輸出電壓的有效值為U1＝eq\f(Em,\r(2))＝1100V。(2)根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，得變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(1100V,220V)＝eq\f(5,1)。(3)根據(jù)P入＝P出＝2.2×104W，再根據(jù)P入＝U1I1，解得I1＝20A。eq\a\vs4\al(69)一、選擇題(每小題只有一個選項符合題目要求)1．關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是(A)A．原、副線圈纏繞在一個閉合鐵芯上，是為了減少磁場能的損失，有效地傳送電能B.鐵芯不用整塊金屬做成，是為了防止原、副線圈短路，造成危險C．變壓器不僅改變電壓大小，也改變交變電流的頻率D．當(dāng)原線圈接入恒定電流時，副線圈也有電壓輸出解析：鐵芯不用整塊金屬做成是為了防止渦流產(chǎn)生較多的熱量從而燒壞變壓器，故B錯誤；變壓器不能改變交變電流的頻率，故C錯誤；變壓器對恒定電流不起作用，D錯誤。2．理想變壓器正常工作時，原、副線圈中的電流為I1、I2，電壓為U1、U2，功率為P1、P2，關(guān)于它們之間的關(guān)系，下列說法正確的是(C)A．I2由I1決定 B．U2與負載有關(guān)C．P1由P2決定 D．以上說法都不正確解析：電流與匝數(shù)成反比，輸入功率等于輸出功率，所以I1由I2決定，P1由P2決定，A錯誤，C正確；U2由輸入電壓和匝數(shù)比決定，與負載無關(guān)，B錯誤。故選C。3．一理想變壓器原線圈接交流電源，副線圈接電阻，則下列哪種方法可使輸入功率增加為原來的2倍(D)A．原線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍B．副線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍C．負載電阻變?yōu)樵瓉淼?倍D．副線圈匝數(shù)和負載電阻均變?yōu)樵瓉淼?倍解析：原線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍，副線圈的電壓變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，輸出功率為P＝eq\f(U2,R)變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，輸入功率等于輸出功率，故A錯誤；副線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍，副線圈的電壓增大為原來的2倍，輸出功率為P＝eq\f(U2,R)增大為原來的4倍，輸入功率等于輸出功率，B錯誤；負載電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，輸出功率為P＝eq\f(U2,R)減小為原來的一半，輸入功率等于輸出功率，C錯誤；副線圈匝數(shù)和負載電阻均變?yōu)樵瓉淼?倍，輸出功率P＝eq\f(U2,R)增大為原來的2倍，輸入功率等于輸出功率，D正確。故選D。4．(2023·北京順義高二校考階段練習(xí))圖1所示為可拆變壓器的零部件，其中鐵芯B可以安裝在鐵芯A的橫梁上以形成閉合鐵芯；原、副線圈的匝數(shù)分